鋰離子電池在日常生活中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用,由于其能量密度較低,基于鋰離子電池的智能手機(jī)、電動汽車等產(chǎn)品的續(xù)航能力難以令人滿意,迫切需要研發(fā)具有更高能量密度的電池體系。石墨作為鋰離子電池中常見的負(fù)極材料,比容量相對較低(370mAhg-1)。相比之下,金屬鋰具有極高的比容量(3860mAhg-1)和更低的電極電勢,是一種更具潛力的鋰電池負(fù)極材料。采用金屬鋰作為負(fù)極,可以在現(xiàn)有基礎(chǔ)上將電池的能量密度提高一半以上。金屬鋰負(fù)極在二次電池中的實(shí)際應(yīng)用仍面臨許多問題,其中一大難點(diǎn)在于金屬鋰負(fù)極在循環(huán)過程中的庫倫效率很低。由于極低的電極電勢,金屬鋰幾乎能與所有的電解液反應(yīng),再加上充放電過程會不斷暴露出新鮮的高活性金屬鋰,更加劇了其與電解液之間的副反應(yīng)。為了確保電池工作時(shí)的循環(huán)壽命,必須額外加入大量多余的金屬鋰和電解液,不僅增加電池成本,還削減了金屬鋰電池的能量密度優(yōu)勢。過程中積累的副產(chǎn)物也會逐漸阻塞鋰離子的傳輸通道,增加電池內(nèi)阻,降低電池能量轉(zhuǎn)換效率。提高金屬鋰負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性和庫倫效率對其將來的實(shí)際應(yīng)用具有十分重大的意義。本論文通過研究鋰負(fù)極界面電化學(xué)行為,提出了一系列新的鋰負(fù)極保護(hù)方法,從而提升金屬...

【文章頁數(shù)】：128 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１幾種常見的金屬鋰電池中鋰負(fù)極存在的問題丨３丨

Ｌｉ?ｍｅｔａｌ?ａｎｏｄｅｓ?｜３｜．??１．２．１嵌入材料作為正極的金屬鋰電池（Ｌｉ－ＬＭＯ）??如圖１．１中（１）所示，嵌入材料作為正極的金屬鋰電池，使用金屬鋰負(fù)極，正??極為鋰離子電池中常見的嵌入式材料（包括過渡金屬氧化物，聚陰離子材料等）。??以過渡金屬氧化物為例，其放....

圖１．３鋰■？硫電池的充放電曲線圖丨９｜

組裝對環(huán)境的要求顯著提高，大大增加生產(chǎn)成本。組裝“無負(fù)極材料電池”無需??改變現(xiàn)有電池生產(chǎn)條件，能有效降低金屬鋰電池的生產(chǎn)成本。由于制造時(shí)電池處??于放完電的狀態(tài)，生產(chǎn)過程的安全性顯著改善。圖１．２給出了不同電解液中“無??負(fù)極材料電池”的電化學(xué)性能圖，可以看到這種“無負(fù)極材料電....

圖１．４鋰－硫電池存在的問題丨１３｜

組裝對環(huán)境的要求顯著提高，大大增加生產(chǎn)成本。組裝“無負(fù)極材料電池”無需??改變現(xiàn)有電池生產(chǎn)條件，能有效降低金屬鋰電池的生產(chǎn)成本。由于制造時(shí)電池處??于放完電的狀態(tài)，生產(chǎn)過程的安全性顯著改善。圖１．２給出了不同電解液中“無??負(fù)極材料電池”的電化學(xué)性能圖，可以看到這種“無負(fù)極材料電....

圖１．５⑷鋰－氧氣電池結(jié)構(gòu)示意圖丨丨９｜

ｗｉｔｈ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｃａｔａｌｙｓｔｓ?｜２０｜．??相較于嵌入材料作為正極的金屬鋰電池和鋰－硫電池，鋰－氧氣電池最獨(dú)特的??地方在于其對外開放的電池結(jié)構(gòu)。如圖１．５（ａ）所示，電池工作時(shí)氧氣作為活性物??質(zhì)從外界通過氣體窗口進(jìn)入正極，正極材料被用作氧氣還原的催化劑［１....

本文編號：4051668